Den pulserande Nd: YAG-laserreningsprocessen bygger på egenskaperna hos ljuspulserna som produceras av lasern, baserat på fotofysiska reaktioner orsakade av interaktionen mellan högintensiva strålar, kortpulserade lasrar och förorenade skikt. Dess fysiska principer kan sammanfattas enligt följande:
a) Den stråle som emitteras av lasern absorberas av det förorenade skiktet på ytan som skall behandlas.
b) Absorption av stor energi bildar en snabbt växande plasma (en starkt joniserad instabil gas) som ger en chockvåg.
c) Stötvågor orsakar att föroreningarna blir fragment och avvisas.
d) Ljuspulsbredden måste vara tillräckligt kort för att undvika värmeuppbyggnad som skulle skada ytan som behandlas.
e) Experiment har visat att när det finns en oxid på metallets yta alstras plasman på metallytan.
Plasmen genereras endast när energidensiteten ligger över ett tröskelvärde, vilket beror på att det förorenade eller oxidskiktet avlägsnas. Denna tröskeleffekt är viktig för effektiv rengöring samtidigt som substratmaterialets säkerhet säkerställs. Det finns också en andra tröskel för närvaron av plasma. Om energitätheten överstiger detta tröskelvärde förstörs substratmaterialet. För att säkerställa effektiv rengöring under förutsättning att säkerheten för substratmaterialet säkerställs, måste laserparametrarna justeras i enlighet med situationen så att energidensiteten hos ljuspulsen sträcker sig strängt mellan två tröskelvärden.
Varje laserpuls tar bort en viss tjocklek av det förorenade skiktet. Om det förorenade skiktet är tjockt krävs flera pulser för rengöring. Antalet pulser som krävs för att rengöra ytan beror på graden av ytkontaminering. Ett viktigt resultat som produceras av de två tröskelvärdena är självkontrollen av rengöring. Ljuspulser med en energitäthet över det första tröskelvärdet kommer alltid att avvisa föroreningar tills substratmaterialet är uppnått. Eftersom dess energitäthet är lägre än förstörelseströskeln för substratmaterialet är emellertid substratet inte skadat.
